幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（一）承載力表達(dá)方式 目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是小震下保持彈性， 不產(chǎn)生損害。 在這種情況下，幕墻也應(yīng)處于彈性狀態(tài)。因此，與幕墻有關(guān) 的內(nèi)力計(jì)算均采用彈性計(jì)算方法進(jìn)行。承載力表達(dá)方式有兩種， 一種是我國(guó)多數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范所采 用的內(nèi)力表達(dá)方式；一種是用應(yīng)力的表達(dá)方式，如我國(guó)鋼結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。采用內(nèi)力表達(dá)方式時(shí)， 內(nèi)力 S 可為彎矩、 軸向力、剪力、 扭矩及其組合，此時(shí)內(nèi)力表達(dá)式為：S< R式中 S 外荷載和效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)力設(shè)計(jì)值；R構(gòu)件截面承載力設(shè)計(jì)值。在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 由于外荷載、 溫度作用或地震作用 產(chǎn)生的內(nèi)力各不相同，有軸向力、彎矩等，采用承載力表達(dá) 式不很方便。為便于設(shè)計(jì)人

2、員應(yīng)用，用應(yīng)力表達(dá)式更合適：cW f式中 c各種荷載及作用產(chǎn)生應(yīng)力的設(shè)計(jì)值；f 材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。（二）幕墻結(jié)構(gòu)安全度 承載力計(jì)算中，結(jié)構(gòu)的安全度可以有兩種方式來(lái)表達(dá)：一種采用允許應(yīng)力方法，即要求：a kf=f k/K式中 a k為外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（未附加任何安全系數(shù)）； f 為允許應(yīng)力值（強(qiáng)度的允許值） ，為材料標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)（由試驗(yàn)得到）除以安全系數(shù)K因此結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)為 Ko在進(jìn)行隱框幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)膠的計(jì)算便采用這種方法，結(jié) 構(gòu)膠短期強(qiáng)度允許值為 0.14N/mm2, 為實(shí)驗(yàn)值的 1/5 ，即安全 系數(shù)為 5o另一種方法是我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的多系數(shù)方法， 其基本表達(dá)式為：（a =

3、Ki a k） （ fk/K2= f ）其中，a為應(yīng)力設(shè)計(jì)值，為標(biāo)準(zhǔn)值乘以大于1的系數(shù)Ki,通過(guò)效應(yīng)組合計(jì)算得到。f為強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk除以大于1的系數(shù)K2得到，這樣，結(jié)構(gòu)安全度為K= K1K2, 幕墻設(shè)計(jì)中，玻璃的安全度K= 2.5 ;鋁合金型材的安全度為1.8o所以，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 必須注意公式中的數(shù)值 （a、 f等）是標(biāo)準(zhǔn)還是設(shè)計(jì)值，不能混淆。在進(jìn)行變形、撓度、位移驗(yàn)算時(shí)，均采用 1.0 的分項(xiàng)系數(shù)，即Ki= 1.0，所以也可以說(shuō)采用標(biāo)準(zhǔn)值。幕墻結(jié)構(gòu)的安全度K取決于荷載的取值和材料強(qiáng)度的比值，即：K= P/f因此， 采用某一規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 必須按該規(guī)范的規(guī)定 計(jì)算荷載P,

4、同時(shí)采用該規(guī)范的計(jì)算方法和強(qiáng)度f(wàn)。不允許荷載按某一規(guī)范計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算又采用另一規(guī)范的方法，這 樣會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)安全度過(guò)低的情況。因此， 在比較安全度時(shí)， 不能將本國(guó)規(guī)范與外國(guó)規(guī)范在 “相同的風(fēng)荷載”下進(jìn)行比較，而應(yīng)按各自風(fēng)荷載的計(jì)算方 法計(jì)算。同時(shí)，采用國(guó)外的強(qiáng)度計(jì)算公式時(shí)，也必須用國(guó)外 的公式計(jì)算風(fēng)荷載，不能將按我國(guó)荷載規(guī)范計(jì)算得的風(fēng)力值 代人。（三）荷載和作用效應(yīng)的組合幕墻構(gòu)件應(yīng)采用彈性方法計(jì)算， 其截面應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng) 超過(guò)材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。cW f荷載和作用效應(yīng)可按下列方式進(jìn)行組合：S=y gSg+ 書 wY WSW ip e Y eSe+ ip t Y tSt式中 S 荷載和作用效應(yīng)組合后

5、的設(shè)計(jì)值；Sg重力荷載作為不變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；Sw Se、St分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用 為可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)。按不同的組合情況，三者可 分別作為第一個(gè)、第二個(gè)和第三個(gè)可變荷載和作用產(chǎn)生的效 應(yīng)；書W書E、書T分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用 效應(yīng)的組合系數(shù)。其數(shù)值取于各效應(yīng)分別作為第一個(gè)、第二 個(gè)和第三個(gè)可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)。可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng) Sw Se和S應(yīng)按幕墻結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的條件和要求決定其組合方式。幕墻應(yīng)按各效應(yīng)組合中的最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。 最不利 組合可由工程經(jīng)驗(yàn)決定。進(jìn)行幕墻構(gòu)件、 連接和錨固件承載力計(jì)算時(shí)， 荷載和作 用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按下列數(shù)值采用：重力荷

6、載，y G：1.2風(fēng)荷載，y W：1.4地震作用，y E：1.3溫度作用，y T：1.2進(jìn)行位移和撓度計(jì)算時(shí)，各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)按 1.0 采用。當(dāng)兩個(gè)及以上的可變荷載或作用（風(fēng)荷載、地震作用、 溫度作用）效應(yīng)參加組合時(shí)，第一個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的 組合系數(shù)丫可按1.0采用；第二個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的組 合系數(shù)可按 0.6 采用；第三個(gè)可變荷載或作用的組合系數(shù)可 按 0.2 采用。作用在幕墻的風(fēng)力、地震作用和溫度變化都是可變的， 同時(shí)達(dá)到最大值的可能性很小。例如最大風(fēng)力按 30 年一遇最大峰值考慮；地震按 500 年一遇的設(shè)防烈度考慮。因此， 在進(jìn)行效應(yīng)組合時(shí)，第一個(gè)可變荷載或作用的效應(yīng)組合系數(shù)

7、書按1.0考慮，其余則分別按 0.6、0.2考慮。在現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ11-89）中規(guī)定，當(dāng)?shù)卣鹱饔门c風(fēng)同時(shí)考慮時(shí)，風(fēng)的三組合值系數(shù)取為 0.2 。由于幕墻暴露在室外， 受大風(fēng)、 溫度變化的影響較為顯 著，所以第二、 第三個(gè)可變效應(yīng)的組合值系數(shù)分別取為 0.6 、 0.2 ，較建設(shè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的取值高。荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)（應(yīng)力、內(nèi)力、位移和撓度等） 應(yīng)按結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)條件和要求，進(jìn)行組合，以最不利的組合作 為設(shè)計(jì)的依據(jù)。結(jié)構(gòu)的自重是重力荷載， 是經(jīng)常作用的不變荷載， 照理 應(yīng)當(dāng)考慮。所有的組合情況中都本應(yīng)包括這一項(xiàng)，但如果重 力荷載產(chǎn)生的應(yīng)力很小，不起控制作用時(shí)，也可以不考慮。幕墻考慮的可變荷載作用有三項(xiàng)， 即風(fēng)荷載、 地震作用 和溫度作用。一般情況下風(fēng)荷載產(chǎn)生的效應(yīng)最大，起控制作 用。三項(xiàng)可變值是否同時(shí)考慮，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)幕墻的設(shè)計(jì) 條件和要求決定（例如非抗震設(shè)計(jì)的幕墻可